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        2022年中國分子泵行業市場現狀及競爭格局分析 中科科儀引領國內分子泵技術【組圖】

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        20 蔡志濠 ? 2022-04-26 14:04:56  來源:前瞻產業研究院 E4910G0

        本文核心數據:市場規模、市場占有率、磁懸浮分子泵領先企業技術參數、規模預測

        分子泵是基于動量傳遞原理,在變頻電源驅動電機的帶動下高速旋轉,在分子流區域內,氣體分子與高速轉動的葉片表面碰撞,動量傳遞給氣體分子,使部分氣體分子產生定向流動而被排出泵外,從而達到抽氣的目的。分子泵屬于動量真空泵,是通過使分子定向流動而被排出泵外。

        分子泵應用于高真空和超高真空度范圍(約10-8-10-1Pa)。分子泵作為高、超高真空泵種無法在大氣壓強下直接使用,其正常工作需要一定的啟動壓強(分子泵啟動壓強一般為0.1-100Pa),通常使用時需要連接低真空泵種作為前級預抽真空泵。分子泵機組是以分子泵為主泵,以旋片泵、渦旋泵為前級泵串聯而成的組合真空設備。分子泵機組選用旋片泵、渦旋泵、干泵等作為前級預抽泵,分子泵運行后能迅速使密閉空間獲得高真空。

        全球及中國分子泵行業發展歷程:中科科儀是國內分子泵技術引領者和標準起草者

        萌芽階段(1912-1953年):1912年,德國人W.Gaede發明了世界上第一臺分子泵,它的轉子直徑為50mm,轉子上切有8個尺寸不同的槽,轉速為12000r/min,抽速約為1.5L/s。這種泵的工作原理與現代分子泵的工作原理一致,但由于故障多很快被淘汰,未能普及。1926年,M.siegbahn在瑞典的大學實驗室中開發了一種盤型分子泵,其結構與現代牽引式分子泵相似,泵體上開有螺旋槽,轉子為一圓盤。1939年,LEYBOLD公司生產制造過兩臺分子泵相關產品。早期的分子泵均為牽引式分子泵,這種泵的體積大,抽速小,間隙小,故障多,應用時受到很多限制,所以只能在一些特殊領域使用,未能普及。

        起步階段(1954-1977年):1954年Willi Becker博士開始研發渦輪分子泵,1957年,德國PFEIFFER公司的W.Becker發明了一種新型的分子泵,命名為渦輪分子泵。其結構為臥式,泵腔內裝有動、靜葉列,氣體由位于泵中央的吸氣口進入,經抽氣通道流至泵體兩側,被葉列壓縮最終由排氣口排出。該時期1964年中國渦輪分子泵獲得研發發展。1966年法國公司開發了一種立式渦輪分子泵,但是整體該階段渦輪分子泵的研發處在基本原理實驗階段。在1976年德國萊寶無接觸磁懸浮軸承分子泵,但是由于其技術并不成熟、事故多,成本高,未能普及。

        發展階段(1978-1990年):20世紀80年代中期,日本一些真空設備制造公司,在德國的磁懸浮技術基礎上進行改進,開發出結構更為合理,性能更為先進的內環式旋轉磁懸浮渦輪分子泵。1983年日本研發內環式磁懸浮分子泵,80年代后,分子泵突破以科研機構為主要的需求領域,在半導體等工業產業逐步獲得應用。并在該階段產品性能得以不斷優化。

        成熟階段(21世紀初至今):現代分子泵向智能、靈活、高效的方向發展,并出現了多種新型分子泵,在傳統分子泵基礎上,可實現無接觸支撐、高效率、高壽命的磁懸浮分子泵等產品獲得廣泛應用。并且分子泵產品在半導體、工業、儀器制造及真空領域逐漸獲得廣泛應用。

        圖表1:全球分子泵行業發展歷程

        中國分子泵的研究和制造,起始于20世紀60年代。1964年,上海真空泵廠成功研制了第一臺臥式分子泵FW-140,因采用皮帶、齒輪二級增速,體積較為笨重,且存在發熱等問題,未得到應用推廣。1977年,中國科學院科學儀器廠(簡稱中科科儀)研制成功我國第一臺立式渦輪分子泵FB450,正式開啟了國內分子泵研制的歷程。此后,中科科儀陸續開發系列油潤滑、脂潤滑和磁懸浮分子泵產品,廣泛應用于科研、工業過程、真空鍍膜、半導體制造等多個行業。中科科儀是國內分子泵技術引領者和標準起草者,是國內分子泵最大生產供應商。

        中國分子泵行業市場規模以及下游應用

        2017年,中國分子泵市場規模為10.00億元,2020年,中國分子泵市場規模達到13.39億元,2017-2020年中國分子泵市場規模年均復合增速為10.21%。

        圖表2:2017-2020年中國分子泵行業市場規模(單位:億元)

        分子泵主要在前級泵實現啟動壓強后才進行抽氣,與低真空泵配合進行使用,應用于表面物理和質譜類科研儀器,離子注入和刻蝕等半導體前道工藝裝備,ITO、AR、AF和Low-E等工業過程,空間環境模擬、高能物理、低溫超導等領域。

        圖表3:分子泵在下游中的主要應用

        中國分子泵行業競爭格局:國產化替代趨勢明顯,中科科儀躋身第一梯隊、市場占有率位列第一

        從整體來看,目前,中國分子泵市場的競爭較為激烈,主要形成了三個競爭梯隊。第一梯隊是以歐美發達國家、日本優勢廠商為代表,以國外企業愛德華真空、普發真空、日本島津及國內優勢企業中科科儀幾家企業分子泵單品銷售額超過5000萬元,成為中國分子泵市場第一梯隊競爭企業,其中中科科儀依托下游各個領域需求市場的認可,成為該梯隊唯一的中國企業,市場份額居中國分子泵市場首位,競爭優勢不斷凸顯;第二梯隊是以德國萊寶、美國安捷倫及國內世紀玖泰、四海祥云為代表,幾個企業國內分子泵單品銷售額在1000-5000萬之間;第三梯隊是以飛旋科技、泰岳恒、北京帕納等國內企業為代表,其分子泵單品銷售額不足千萬。

        具體看,阿特拉斯·科普柯產品早在20世紀20年代就以從歐洲進口的方式首次進入中國市場。德國普發為也早在2007年就在中國成立分公司,負責中國大陸、香港、澳門地區的銷售及售后服務工作。受國外分子泵產品長期在國內市場的發展,國內科研機構及下游需求企業對國外優勢品牌的產品性能優勢及品牌認知度較高,國外優勢企業在全球及中國市場的占有率處于絕對競爭優勢地位。近年來,隨著中國制造業發展的崛起,高端裝備行業發展促進以中科科儀為代表的國內企業快速發展,技術研發及創新能力提升,品牌認知及市場需求不斷增加,已經成功躋身中國分子泵供應企業第一梯隊,在高端裝備國產化發展的推動下,競爭力有望進一步提升。

        國內優勢企業中科科儀分子泵業務領域無論是在銷售額還是在銷售量領域國內市場份額均位居首位,具體分析:從銷量看,中國分子泵優勢企業中科科儀分子泵銷量在中國工業市場占居首位,2020年分子泵銷售量占比約為35.71%;從銷售額看,雖受國外進口產品價格普遍偏高的影響,中科科儀依托國內市場各需求領域廣泛的認可,分子泵銷售額占比約為28.68%,仍位居國內市場份額頭部地位。由此可見,中科科儀分子泵產品在國內市場的認可度及認知度較高,中科科儀有望依托公司高性能產品、創新性技術及高性價比產品引領國內分子泵行業發展,國內企業進口替代成為趨勢。

        磁懸浮分子泵競爭格局:中科科儀研發生產國內首臺磁懸浮分子泵產品

        按照軸承特性分類中從軸承特性上區分,分子泵大致可分為油潤滑分子泵、脂潤滑分子泵及磁懸浮分子泵三類,磁懸浮分子泵是利用磁力作用將轉子懸浮于空中使轉子和定子無接觸運轉,與油潤滑和脂潤滑分子泵不同,具備可實現完全無油化、軸承的壽命長、轉子轉速高、振動與噪音低、安全性高、可任意角度安裝等產品優勢,是現階段分子泵技術及產品創新的主要方向。

        磁懸浮分子泵技術涉及多學科交叉協同創新,具有極高的技術和生產門檻,目前國內外真正能夠實現深度研究及產品研發生產的團隊并不多。國外磁懸浮分子泵生產企業以德國普發、英國愛德華、日本大阪真空及德國萊寶企業為代表,其中德國普發和英國愛德華磁懸浮分子泵產品競爭優勢明顯。

        2011年中國企業中科科儀研發生產國內首臺磁懸浮分子泵產品,填補了國內在該領域的空白,目前國產化磁懸浮分子泵和國外先進產品相比,在技術性能指標上的差別已經不大,但是國內產品處于起步階段,行業應用尤其是高端領域應用占比有待提升。整體上從磁懸浮分子泵的企業競爭看,國外企業應用優勢明顯,國內企業競爭力提升,差距在逐步縮小。

        圖表4:中國磁懸浮分子泵市場領先企業產品匯總

        中國磁懸浮分子泵領先廠商技術參數對比:中國本土企業高性價比競爭優勢凸顯

        影響真空系統極限壓力的主要因素是所使用高真空泵的參數。但是真空系統的特性不僅由高真空泵決定,在很大程度上也由前級泵和整個泵組內部的兼容性決定。

        前瞻產業研究院選取中國磁懸浮分子泵優勢企業中科科儀、飛旋科技及德國普發(Pfeiffer)、英國愛德華(Edwards)及日本大阪真空6家磁懸浮分子泵國外優勢企業進氣口法蘭DN250標準磁懸浮分子泵產品做技術對比分析。

        在磁懸浮分子泵產品領域,將國外企業優勢產品與國內企業優勢產品比較,德國Pfeiffer、德國Leybold、英國Edwards、日本大阪及Shimadzu國外企業進氣口法蘭DN250標準磁懸浮分子泵產品與中國中科科儀分子泵產品比較發現,中科科儀作為國內分子泵龍頭企業,經過多年的研發、創新及技術積累,其產品性能已經可以與國外企業同類優勢產品媲美,國內企業產品性能及高性價比競爭優勢凸顯。

        圖表5:領先廠商200口徑磁懸浮分子泵產技術參數對比

        圖表6:領先廠商2 50口徑磁懸浮分子泵產技術參數對比

        圖表7:領先廠商320口徑磁懸浮分子泵產技術參數對比

        中國分子泵行業發展前景

        隨著半導體產業國產化進程(國產半導體FAB廠和設備商的增長)不斷推進,第三代半導體產業逆隨著半導體產業國產化進程(國產半導體FAB廠和設備商的增長)不斷推進,第三代半導體產業逆向超車、5G基站等新基建配套不斷完善和新能源鋰電池、光伏設備需求增長,2021-2026年,預計中國分子泵行業的市場規模年均復合增速為15%,到2026年,中國分子泵行業市場規模將達到31.0億元。

        根據海關總署的數據,2020年我國真空泵進口金額達到8.09億美元;根據第三方貿易大數據平臺的數據,2020年我國單獨的分子泵進口金額達到3.06億元左右,在進口替代趨勢明顯的情況下,以中科科儀為代表的國內企業在分子泵領域實現國產化替代的空間仍然較大。

        圖表8:2021-2026年中國分子泵行業市場規模預測(單位:億元)

        以上數據參考前瞻產業研究院《中國真空泵制造行業深度調研與投資預測分析報告》,同時前瞻產業研究院還提供產業大數據、產業研究、產業鏈咨詢、產業圖譜、產業規劃、園區規劃、產業招商引資、IPO募投可研、IPO業務與技術撰寫、IPO工作底稿咨詢等解決方案。

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        2022-2027年中國真空泵制造行業深度調研與投資預測分析報告
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        作者 蔡志濠
        前瞻產業研究員、分析師
        4035949
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